一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水電工程混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)動態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)，適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]土石壩與混凝土壩等剛性建筑物之間的連接是當(dāng)前水電工程技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。國外對土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)技術(shù)研宄較早，最早運(yùn)用于工程在上世紀(jì)30年代，國外如日本、澳大利亞已有連接結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用案例，日本絕大多數(shù)的連接結(jié)構(gòu)大多在40m以下，澳大利亞已建工程中高度基本不超過50m。土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)在中國的起步相比國外較晚，但是國內(nèi)的應(yīng)用比較多，觀音巖、丹江口、劉家峽、飛來峽、大廣壩、河南板橋水庫復(fù)建工程、碧口、魯布革、碧流河等水電工程是其中的典型代表。上述工程中觀音巖水電站連接結(jié)構(gòu)高度達(dá)到75m，為國內(nèi)最高的連接結(jié)構(gòu)，躋身世界大型接頭工程前列。雖然土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)建設(shè)水平已趨于成熟，但土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性的監(jiān)測方法和技術(shù)研宄甚少，目前還未完整監(jiān)測到連接結(jié)構(gòu)受力變形等性狀，因此現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)已不能滿足連接結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的需求，需要研宄一種適用于混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以解決水電站混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測的難題，為類似工程提供經(jīng)驗。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制器和終端顯示電腦；所述的控制器分別與監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和終端顯示電腦相連，用于控制監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和終端顯示電腦的工作；所述的監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和終端顯示電腦依次相連；
[0006]所述的監(jiān)測單元包括相連接的光纖光柵解調(diào)儀和傳感單元；所述的傳感單元包括多個并聯(lián)的通道；每個通道設(shè)有多個通過光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器；所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵滲壓計、光纖光柵界面變位計、光纖光柵土壓力計和光纖光柵位移計；
[0007]所述的光纖光柵滲壓計布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡，用于監(jiān)測混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的滲透壓力；
[0008]所述的光纖光柵界面變位計布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)接觸面脫空、順坡向和水平向的剪切變形；
[0009]所述的光纖光柵土壓力計布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)坡面上的正向土壓力分布；
[0010]所述的光纖光柵位移計布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的水平位移。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的傳感單元依次通過終端分線盒及尾纖與光纖光柵解調(diào)儀相連接。
[0012]進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個通道設(shè)有多個通過單模單芯光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器。
[0013]進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個通道設(shè)有6-8個通過單模單芯光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器。
[0014]進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個通道可通過耦合器按比例將該通道的帶寬進(jìn)行分配，分配成若干個并聯(lián)的支路。
[0015]進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的耦合器為一分二耦合器。
[0016]本實用新型還提供一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測方法，使用上述的混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0017]步驟(1)，根據(jù)工程特點(diǎn)及地質(zhì)條件確定混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)監(jiān)測部位和監(jiān)測項目；
[0018]步驟(2)，按照步驟(I)確定的重點(diǎn)監(jiān)測部位和監(jiān)測項目，布設(shè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，主要是布設(shè)好光纖光柵傳感器，并連接好光纖；
[0019]步驟(3)，數(shù)據(jù)采集、傳輸及分析:通過監(jiān)測單元采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理后，存儲于數(shù)據(jù)存儲模塊中，并將混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測信息顯示在終端顯示電腦上；
[0020]步驟(4)，根據(jù)步驟(3)監(jiān)測得到的信息，對混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的工作性狀進(jìn)行評價。
[0021]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:
[0022]本實用新型根據(jù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計了一套動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的光纖光柵儀器和光纖光柵解調(diào)儀對連接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測項目包括連接結(jié)構(gòu)的變形、滲壓及應(yīng)力；本實用新型從監(jiān)測項目、監(jiān)測點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的布局、監(jiān)測儀器選型以及監(jiān)測手段到監(jiān)測成果的分析進(jìn)行全方位、全過程設(shè)計，解決水電站混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測的難題，為類似工程提供經(jīng)驗。
[0023]本實用新型適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測，運(yùn)用范圍較廣。本實用新型已在大型水電工程中運(yùn)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型監(jiān)測單元的網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0026]圖3為本實用新型系統(tǒng)監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸控制的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為典型光纖光柵土壓力計應(yīng)力時間曲線圖；
[0028]圖5為光纖光柵界面變位計位移變化曲線圖；
[0029]圖6為典型光纖光柵滲壓計水頭時間過程曲線圖；
[0030]其中，1、光纖光柵滲壓計；2、光纖光柵界面變位計；3、光纖光柵土壓力計；4、光纖光柵位移計，5、側(cè)坡；6、上游坡；7、連接結(jié)構(gòu)；8、混凝土壩；9、土石壩；10、一分二耦合器；11、終端分線盒；12、單芯光纖；13、監(jiān)測單元；14、數(shù)據(jù)處理模塊；15、數(shù)據(jù)存儲模塊；16、控制器；17、終端顯示電腦；18、尾纖；19、光纖光柵解調(diào)儀。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0032]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實施例僅用于說明本實用新型，而不應(yīng)視為限定本實用新型的范圍。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用儀器、軟件及模塊未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0033]本實用新型根據(jù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計了一套動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)從監(jiān)測項目、監(jiān)測點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的布局、監(jiān)測儀器選型以及監(jiān)測手段到監(jiān)測成果的分析進(jìn)行全方位、全過程設(shè)計。【具體實施方式】為:
[0034]如圖1~圖3所示，一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲模塊15、控制器16和終端顯示電腦17 ;所述的控制器16分別與監(jiān)測單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲模塊15和終端顯示電腦16相連，用于控制監(jiān)測單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲模塊15和終端顯示電腦16的工作；所述的監(jiān)測單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲模塊15和終端顯示電腦16依次相連；
[0035]所述的監(jiān)測單元13包括相連接的光纖光柵解調(diào)儀19和傳感單元；所述的傳感單元包括多個并聯(lián)的通道；每個通道設(shè)有多個通過單芯光纖12串聯(lián)的光纖光柵傳感器；所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵滲壓計1、光纖光柵界面變位計2、光纖光柵土壓力計3和光纖光柵位移計4 ；
[0036]所述的傳感單元依次通過終端分線盒11及尾纖18與光纖光柵解調(diào)儀19相連接。
[0037]所述的光纖光柵滲壓計I布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7的滲透壓力；
[0038]所述的光纖光柵界面變位計2布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7接觸面脫空、順坡向和水平向的剪切變形；
[0039]所述的光纖光柵土壓力計3布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7接觸面的正向土壓力分布；
[0040]所述的光纖光柵位移計4布置在連接